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简介

电能给你每天使用的设备提供能量。这些设备由电路组成,从很简单的(如一个灯泡的灯)到非常复杂的(如计算机)。试着用这个项目来建立你自己的简单电路,并用它来测试哪些常见的家用材料能导电。

背景

你可能听过电这个词很多次了,但它究竟意味着什么呢?在日常使用中,电通常指的是带电的粒子(称为电子)通过金属导线的移动。这种电荷的流动称为电流。金属通常是很好的导体,这意味着它们很容易让电流通过。不允许电流流动的材料称为绝缘体。大多数非金属材料,如塑料、木材和橡胶是绝缘体。如果你曾经把东西插到墙上的插座里,你会留意这些。插头上的插脚和内部的导线是金属,但是它们被塑料或者橡胶绝缘材料包裹着,所以当你触摸到电线时,你不会被电到!

第 1 段(可获 2 积分)

电需要一个完整的“回路”,以供电流流动。这被称为一个封闭的电路。这就是为什么墙上插座有两个插脚、电池两端(正极和负极)而不是只有一个。你把它们两个连接到一个电路中,并创建一个完整的回路。如果回路被断开,它成为一个开放的电路,没有电流流动。

在这个项目中,你将通过拆开手电筒来建立简单的电路(当然要被允许)。你将使用这个电路作为一个测试仪,来判断某些家用材料是导体还是绝缘体。当你把电路连接到导体上时,你会建立一个封闭的回路,手电筒灯泡会变亮。如果你把电路连接到绝缘体上,你会得到一个开路,所以灯泡不会亮。

第 2 段(可获 2 积分)

材料

  • 手电筒 (可以拆开的)
  • 手电筒电池
  • 三根可以被剪切和剥离的电线 (有关更多信息,请参见流程。)
  • 刻度尺
  • 电工胶带 (有/没有 橡皮筋)
  • 剪刀或小刀 (和大人的帮助)
  • 可以用来被测试的各式各样的家用金属和非金属材料

准备工作

  • 要做这个项目,你需要从一个旧的电子设备中取出三条导线。你可能有一个装满旧手机充电器的宝贝抽屉—那就太好了。 你也可以在五金店或一些工具商店购买到电线。
  • 把三条电线切开,每个至少10厘米长。
  • 请一位大人帮忙,使用剪刀或者锋利的小刀,将每条电线末端约1厘米的绝缘材料刮掉,露出里面的金属。 (也有一种特殊的工具来做这个,叫剥线钳。如果你或大人能使用这个工具,也可以用。)
  • 拆开你的手电筒。取出电池。如果可能的话,拧下“头部”(安装灯泡的部分),并取下开/关开关。大多数手电筒可以用手轻松地拆开,但你可能需要另一个工具(如螺丝刀)和/或大人的帮助。
  • 警告:  墙上插座的电力是非常危险的,可以是致命的。当电线插入到墙上的插座时,千万不要剪电线,或者打开电子设备。
第 3 段(可获 2 积分)

流程

  • 查看你的手电筒内部,试着找出电路。记住电能需要一个封闭的回路来流动。手电筒的电流通常从电池盒的一端,通过开关键,然后通过电灯泡,最后回到电池盒的另一端。你能找到电路吗?
  • 你的第一个任务是用两条电线把电池盒直接连接到灯泡上。这可能需要一些修改,不是所有的手电筒都是一样的。创建你自己的新封闭电路困难吗?
  • 电池盒应该有正(+)、负(-)级。 用电工胶带将电池盒的两端的金属部位分别绑上一根导线。确保导线被紧紧地压住,让它们充分接触。(提示:当你把电池从手电筒中取出时,如果电池滑到手电筒筒内——而不是被夹住或弹簧保持住——用橡皮筋把它们捆在一起。)
第 4 段(可获 2 积分)
  • 现在寻找灯泡外壳上的两个金属触点,并用电工胶带将之前导线的另一端和它们连接上。提示:有时整个手电筒的内部都是金属的,这可以看成是另一个触点。你能创建一个电路,让灯泡亮起来吗?
  • 如果你正确的进行了连接,应该能使灯泡亮起来。如果灯泡不亮,不要担心!你可以检查下面几件事:
  • 你使用的可能是一个LED手电筒。LED的意思是发光二极管。 LED是一种特殊类型的灯泡,就像一个电的单向阀。只有当它的正极(+)和负极(-)都连接正确的情况下,才会亮。
  • 灯泡不会发光的另一个原因可能是,电线可能没有充分接触到手电筒电路的金属部分。尝试用手指摁接触点或者使用一些小东西,如小夹子或长尾票夹按压接触点。
第 5 段(可获 2 积分)
  • 你现在应该有一个工作电路了。从本质上说,你已经从手电筒中取下了电池和灯泡,并使用两条电线重新创建了电路。你可以通过加入第三条电线,用这个电路来测试家用材料的导电性。
  • 断开电池组的一端的电线。这将创建一个开路,你的灯泡会熄灭。
  • 将第三根导线的一端用胶带绑到电池组的这一端。现在你的电路应该有三条电线,其中两个有自由端。
  • 将两个电线的自由端放在一起。这会再次创建一个封闭的回路,你的灯泡应该会亮起来。
  • 通过同时用电线的两个自由端接触材料,可以测试材料是否导电。
  • 如果接触金属物体,如回形针或铝箔,会发生什么?如果灯泡亮起来,这意味着材料是导体还是绝缘体?
  • 如果接触非金属物体,如木材,塑料或橡胶,会发生什么?灯泡会亮还是熄灭?
  • 额外的:你能在家里找到非金属的导电材料吗?
第 6 段(可获 2 积分)

观察和结论

一旦把手电筒拆开,你可能会需要一点功夫来把它装回去。你应该能使手电筒实现它的功能,而不需要它的电源开关,通过使用两根导线将电池盒直接连接到灯泡上。添加第三根导线,可以让你创建一个“测试仪”。当你用导线的2个自由端接触金属物体时,灯泡应该像它通常那样会亮起来。这能起作用,因为金属物体是导体,所以它们建立了一个封闭的回路。当接触绝缘材料时,如塑料,橡胶和木材,电路保持断开,所以灯泡熄灭,因为没有电流可以流动。

第 7 段(可获 2 积分)

非金属的导电材料很难找到。对某些手电筒来说,石墨铅笔芯可能可以。但与金属相比,石墨具有很高的电阻,所以灯泡可能会显得很暗淡或根本不亮起来。

清洁工作
如果你需要再次使用手电筒,就把它装回去;或者就这样留着你的自制导电测试仪吧!

第 8 段(可获 2 积分)

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